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物理學(xué)最有說服力的一個(gè)地方是什么?

更新時(shí)間:2023-12-28 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

定理Ⅰ每一個(gè)物體都保持它自身的靜止的或則仍然往前均勻地運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),除非由外加的力促使它改變它自身的狀態(tài)為止。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

——牛頓,《自然哲學(xué)的物理基礎(chǔ)》。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這就是知名的牛頓第一定理。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

人教版八年級(jí)《物理》(上冊(cè))把牛頓第一定理敘述為:“一切物體在沒有遭到力的作用時(shí),總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。”ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好多數(shù)學(xué)學(xué)專著包括教科書承認(rèn),牛頓第一定理是在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上得出的。牛頓自己也有一句十分知名的格言,“如果說我比他人看得更遠(yuǎn)些,那是由于我站在了巨人的肩上”。就第一定理而言,好多人會(huì)覺得“巨人”是伽利略,伽利略對(duì)慣性有比較深刻的認(rèn)識(shí)。專業(yè)一點(diǎn)的都會(huì)把笛卡爾也納入“巨人”之列。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

數(shù)學(xué)學(xué)最有勸說力的一個(gè)地方是,它的推論是經(jīng)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。化學(xué)學(xué)家費(fèi)曼說過,無論你的腦子多么聰明或則名氣多么響亮,無論你的理論看起來多么完美,假若它和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符,這么它就是錯(cuò)的。伽利略,那位被稱為科學(xué)革命的先驅(qū)的人,有個(gè)知名的斜坡滾球?qū)嶒?yàn),就是用實(shí)驗(yàn)來說明慣性的。愛因斯坦對(duì)伽利略好評(píng)有加,他說,伽利略的發(fā)覺以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方式是人類思想史上最偉大的成就之一,并且標(biāo)志著化學(xué)學(xué)的真正開始。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

斜坡滾球?qū)嶒?yàn)很簡單,找一本硬皮書就可以模擬。把硬皮書放到桌面上,掀開頂上那層硬皮,讓它和其他書冊(cè)的傾角小于90度,例如說我們?nèi)?20度。這樣,斜坡就有了。再找一個(gè)小小的中藥片,小球體就有了。你把藥片放置到斜坡上,松手,藥片都會(huì)順著斜坡滾下。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果你條件好,有個(gè)U形槽,那就更好(沒有你可以想像,愛因斯坦那幫人就玩兒思想實(shí)驗(yàn))。實(shí)驗(yàn)表明,你在U形槽的那邊斜坡上放置的位置越高,藥片挪到U形槽旁邊斜坡上的高度也越高。這兩側(cè)的高度大體是持平的。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

伽利略當(dāng)初的實(shí)驗(yàn)是,打開U形槽的一邊,讓這一邊和地面平行,或則直接把地面當(dāng)成一邊。他的推理是,如果地面上沒有磨擦力,這么,從斜坡上滾出來的小球便會(huì)仍然朝前滾去。見圖一、圖二ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖一小球從右側(cè)下,靠右側(cè)上。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖二小球從右側(cè)下,仍然往前。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

經(jīng)由斜坡滾球?qū)嶒?yàn),伽利略得到對(duì)慣性的認(rèn)識(shí)。笛卡爾在此基礎(chǔ)上提出慣性定理:“只要物體開始運(yùn)動(dòng),就將繼續(xù)以同一速率并順著同仍然線方向運(yùn)動(dòng),直至遇見某種外來誘因引起的妨礙或偏離為止。”也才有后來的牛頓第一定理。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

然而,哪些斜坡滾球,類似實(shí)驗(yàn)在《墨子》里面早已有過特別充分的討論。在《墨子》/經(jīng)說(下),墨子強(qiáng)調(diào):“凡重,上弗摯,下弗收,旁弗劾,則下直。”墨子在討論車梯、云梯等情況時(shí)說,任何重物,假如沒有向下的力牽引它,也沒有向上的力拉拽它,也沒有后面的力干擾它,這么,它就自然會(huì)垂直下落。顯著是在說,不受外力作用的話,物感受保持它原先的狀態(tài)。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這還不算完,墨子而且指出強(qiáng)調(diào):“扡,或害之也。”他說,如果發(fā)生傾斜了,那一定是有外力害得它不直了,外力改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。見圖三、圖四。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖三云梯(圖片源自網(wǎng)路%E4%...)ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖四梯子上物體,以小球示意。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其實(shí),根據(jù)墨子所論,伽利略的斜坡小球之所以滾動(dòng),是由于他松手時(shí),小球不再有手的力量控制,想垂直下落;又由于有斜坡抵擋它垂直下落,所以,它就順著斜坡向上滾動(dòng)。自然,這個(gè)從斜坡上墜落的小球,倘若不遭到外力作用,還會(huì)仍然滾將下去。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這兒,墨子害怕他人片面看待問題,老想著小球會(huì)滾動(dòng),就進(jìn)一步明晰強(qiáng)調(diào):“今也廢尺于平地,重,不下,無?也。”見圖五。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖五平地上的物體不會(huì)聯(lián)通。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

墨子說,如果你把一尺大小的物體放置在平地上,這么物體是不會(huì)聯(lián)通的,由于沒有斜坡使之下降。這是從另一個(gè)視角論證斜坡上的小球松手后滾動(dòng)的誘因。墨子的這個(gè)論斷十分高明,他的熱學(xué)思想在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中是一以貫之的,并不是截取實(shí)驗(yàn)的部份現(xiàn)象得出片面推論。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

筆者聽到的文獻(xiàn)很有限,據(jù)筆者所知,尚不能說墨子做過斜坡滾球?qū)嶒?yàn);并且,毫無疑惑,墨子對(duì)伽利略的斜坡滾球?qū)嶒?yàn)這類現(xiàn)象十分熟悉,對(duì)其機(jī)理也有深刻的洞見:(處于高處)物體,假若沒有向下的力牽引它,也沒有向上的力拉拽它,也沒有后面的力干擾它,這么,它就自然會(huì)垂直下落;假如它在平地上,就不會(huì)聯(lián)通,處于靜止?fàn)顟B(tài)。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

墨子還說:“力,刑之所以奮也。”ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“形”指有形的物體,“奮”在唐代漢語里既有運(yùn)動(dòng)的含意,又有改變運(yùn)動(dòng)速率的含意。所以墨子整句話的意思,是講力乃推動(dòng)物體由靜而動(dòng)、動(dòng)而變速的緣由。物體由靜到動(dòng)的奧秘源自力,物體運(yùn)動(dòng)速率的改變也由于力。如果沒有這個(gè)力,那其實(shí)物體原先啥樣還啥樣。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

墨子的牛話還有這句,“止,以久也”。久,在唐代漢語里就是反抗力的意思。這句話翻譯過來就是:運(yùn)動(dòng)的停止是因?yàn)榉纯沽Α_€有這句,“止,無久之不止,當(dāng)牛非馬”!假如沒有反抗力,運(yùn)動(dòng)就不會(huì)停止,(這個(gè)道理)和“牛不是馬”一樣,是亙古不變的真理。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

小結(jié)一下,墨子說,如果沒有其他力的作用,這么,物體都會(huì)保持原先的狀態(tài),運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)運(yùn)動(dòng),靜止的繼續(xù)靜止。假如物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,那是遭到外力作用。墨子太厲害了,墨子對(duì)力的認(rèn)識(shí)相當(dāng)深刻但是全面。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

對(duì)比墨子所言和牛頓所說可知,牛頓所言了無新意,不過是在重復(fù)墨子所說(還沒重復(fù)全)。如前所述,用牛頓自己的話說,牛頓第一定理的內(nèi)容是,“每一個(gè)物體都保持它自身的靜止的或則仍然往前均勻地運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),除非由外加的力促使它改變它自身的狀態(tài)為止”;用當(dāng)代教科書里的話說,牛頓第一定理可敘述為,“一切物體在沒有遭到力的作用時(shí),總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”(人教版八年級(jí)《物理》下冊(cè))。這么,牛頓是不是剽竊了墨子?ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

剽竊,就是將別人的作品當(dāng)成自己的作品發(fā)表的行為。現(xiàn)今各院校對(duì)論文剽竊定有硬杠杠,例如有的院校規(guī)定,專科論文,相像率不能在30%以上。通常報(bào)刊、著作的相像率,也不能低于30%。超過那些杠杠,那才會(huì)被認(rèn)定為剽竊。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第一定理就那點(diǎn)內(nèi)容,“一切物體在沒有遭到力的作用時(shí),總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”,已被墨子正面、反面論述個(gè)遍,旁敲側(cè)擊個(gè)遍,還剖開餑餑說餡個(gè)遍,休說牛頓第一定理和墨子所論相像率超過30%,就是說超過60%,也是事實(shí)!就是說超過90%,有木有?說超過99.9%牛頓第一定律與伽利略的關(guān)系,乃至100%,亦無不可,你說牛頓抄沒剽竊墨子?ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這位說了,人家牛頓說的“勻速直線”運(yùn)動(dòng),你墨子就沒提及,是人家牛頓的發(fā)明!對(duì)于這樣說的同學(xué),筆者想反詰一句,如果不勻速運(yùn)動(dòng),那還叫保持原先狀態(tài)嗎?如果不直線運(yùn)動(dòng),那你如何保持?所以牛頓所言的“勻速直線”,那不屁話嗎?屁話也要放在定理上面去說,莫非牛頓真的姓牛,牛!ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第一定理是怎樣剽竊墨子的?無外乎兩條線:牛頓要么剽竊了笛卡爾,要么直接剽竊了墨子。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓直接剽竊《墨子》這條線索,直接比對(duì)牛頓第一定理和《墨子》相關(guān)內(nèi)容即可,前文已表,此不贅言。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓剽竊笛卡爾如何也弄成了剽竊墨子,這倒要說道說道。眾所周知,笛卡爾是在伽利略的基礎(chǔ)上得出慣性定理的。而伽利略生活的年代,正是法國尤其是他的祖國愛爾蘭“中國風(fēng)”來勢(shì)兇狠、影響巨大的時(shí)侯。而中國燃起亞洲文藝復(fù)興之火的核心地區(qū)就是米蘭,剛好,伽利略就是佛羅倫薩這座小鎮(zhèn)的人!這么,伽利略就是遭到浩蕩“中國風(fēng)”的映襯,才從神學(xué)的束縛中掙扎下來,涉足科學(xué)研究的。這兒,尚不清楚伽利略是如何具體研習(xí)《墨子》及其中國學(xué)術(shù)的,并且,通過斜坡滾球?qū)嶒?yàn)和墨子對(duì)車梯、云梯里面還有平地里面之物的熱學(xué)討論的相像率來看,不難判定,伽利略剽竊了《墨子》(抄的還不完整,抄也沒抄全。或則說,南橘北枳)。這樣,伽利略剽竊了《墨子》,笛卡爾又剽竊了伽利略,牛頓又剽竊了笛卡爾,牛頓剽竊《墨子》說創(chuàng)立。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

值得再絮叨幾句的是,會(huì)有一些同學(xué)認(rèn)為牛頓敘述的具象程度更高,墨子所言還須要“提煉”。怎么看待這個(gè)問題,這實(shí)際上涉及文化傳統(tǒng)、教育傳統(tǒng)。中國是文明古國,禮義之邦,教育歷來高度發(fā)達(dá),有教無類卻又因材施教,講求師道尊嚴(yán)卻又教學(xué)相長,主張死記硬背卻又寓教于樂,承認(rèn)名師出高徒卻更鼓勵(lì)青出于藍(lán)勝于藍(lán),所以啟發(fā)式教學(xué)極為普遍。墨子是幾千年前的中國人,我們要了解中國古人的講課形式、論述方法和譯著形式。一葉知秋,見微知著,舉一反三,融會(huì)貫通,聽懂話外之音,揣度言外之意,……如此等等,這種都是對(duì)中學(xué)生對(duì)讀者的基本要求。因而,即使墨子所言用語有限,讀者理解卻不能屈從,不能也有限,一定要感受出墨子想要抒發(fā)的究竟是哪些意思。因而,所謂牛頓第一定理的敘述更為具象,并不是牛頓的優(yōu)勢(shì)。墨子該說的早已都說了,君豈不聞得意忘言乎,我們曉得意思就是了。ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

墨子是人類歷史上第一位全面把握熱學(xué)內(nèi)容的科學(xué)家,也是最早提出系統(tǒng)熱學(xué)學(xué)說的科學(xué)家。如今,是全面恢復(fù)那位中華圣賢的學(xué)術(shù)地位的時(shí)侯了。諸位多努力!ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(此文是第二稿。在對(duì)定稿更改過程中牛頓第一定律與伽利略的關(guān)系,得到老樹昏鴉、非子、程碧波等微友的幫助和鼓勵(lì),在此一并致謝,感謝諸位老師!)ZMB物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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